- Sự thay đổi các thuộc tính hóalý, đặc tính cháy của hỗn hợp biodiesel phụ thuộc vào tỷ lệ pha trộn và nguồn gốc của B100 Trong phạm vi nghiên cứu của
d. Tốc độ tỏa nhiệt khi cháy
3.3. Tính toán các quá trình nhiệt động, các chỉ tiêu kinh tế, năng lƣợng, môi trƣờng của động cơ B2 bằng phần mềm mô phỏng Diesel-RK
trƣờng của động cơ B2 bằng phần mềm mô phỏng Diesel-RK
3.3.1. Xây dựng mô hình tínhvà xác định các thông số đầu vào
Sơ đồ các khối trong mô hình tính toán CTCT của động cơ diesel xây dựng trong phần mềm Diesel-RK được trình bày trên Hình 3.13.
Hình 3.13. Sơ đồ khối mô hình mô phỏng CTCT của động cơ diesel trong Diesel-RK
Để xây dựng mô hình tính toán CTCT của động cơ B2 trong Diesel-RK, cần xác định thông số đầu vào và khai báo dữ liệu theo các nhóm, bao gồm:
- Nhóm các thông số chung của động cơ (General Parameters): cần nhập các thông số cơ bản của động cơ như: đường kính xi lanh và hành trình của pít tông, tỷ số nén, tốc độ vòng quay định mức; các thông số của hệ thống làm mát; các dữ liệu cần thiết cho việc tính toán tổn thất cơ khí, tính toán trao đổi nhiệt ...
- Nhóm các thông số về HTPNL và buồng cháy (Fuel Injection System, Combustion Chamber): cần nhập các thông số về QLCCNL (diễn biến tốc độ phun hoặc diễn biến lượng nhiên liệu cung cấp cho 1 chu trình); các thông số kết cấu chi tiết của vòi phun, buồng cháy, đỉnh pít tông... cần thiết cho việc tính toán quá trình hình thành hỗn hợp và cháy và các quy luật nhiệt động trong xi lanh.
Xu páp nạp HT nạp Chế độ vận hành HT thải Nhiên liệu HTPNL và buồng cháy Xy lanh và pít tông Mô hình R-K Xu páp thải
- Nhóm các thông số về hệ thống nạp, thải (Gas Exchange System): cần nhập các thông số cơ bản của hệ thống nạp, thải như thời gian đóng mở xu páp, thiết kế các cửa nạp, cửa thải; thiết kế các đường ống nối của đường nạp, đường thải...
Các thông số đầu vào cần cho mô hình được xác định dựa theo Bộ bản vẽ chế tạo động cơ B2 (Nhà máy Z153/TCKT), theo tài liệu kỹ thuật của động cơ B2 [114]; đo đạc trực tiếp trên động cơ thực tế tại Nhà máy Z153; một số thông số được xác định gián tiếp thông qua các tính toán trung gian hoặc lựa chọn dựa theo khuyến nghị của Diesel-RK [81], [82], [83], [84]. Kết quả xác định các thông số đầu vào dùng cho mô hình tính CTCT của động cơ B2 được NCS trình bày chi tiết trong Phụ lục 2.
- Nhóm thông số về nhiên liệu (Fuel): Diesel-RK yêu cầu nhập khá nhiều thông số về nhiên liệu như được trình bày trong Bảng 3.6. Một điểm mạnh của Diesel-RK (so với AVL-Boost) là cho phép khai báo trực tiếp thuộc tính của nhiên liệu và đã tích hợp sẵn cơ sở dữ liệu về một số loại nhiên liệu (bao gồm cả một số loại biodiesel) thường dùng cho động cơ diesel. Trong điều kiện Việt Nam và của riêng NCS, việc thực nghiệm xác định toàn bộ các thuộc tính của 3 mẫu nhiên liệu (Bảng 3.6) là khó khả thi. Do vậy, trong khuôn khổ luận án, NCS đã xác định các thuộc tính quan trọng của các mẫu nhiên liệu như sau:
+ Thành phần C:H:O của các mẫu nhiên liệu được tham khảo từ [70]. Đây cũng là một sản phẩm của Đề tài mã số ĐT.06.12/NLSH, ứng với đúng các mẫu nhiên liệu được dùng cho nghiên cứu của NCS.
+ Nhiệt trị thấp được tính toán theo công thức thực nghiệm [74] dựa trên kết quả phân tích thành phần C:H:O của các mẫu nhiên liệu, [70].
+ Hàm lượng Lưu huỳnh, Trị số xê tan, Khối lượng riêng ở T=323K, Độ nhớt động lực học ở T=323K của các mẫu nhiên liệu được NCS phân tích thực nghiệm tại PTN Trọng điểm về Công nghệ lọc-hóa dầu (Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam) và Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 1 (Quatest 1) với trang thiết bị và quy trình được trình bày chi tiết trong mục 4.2.1 (Chương 4).
+ Các thông số còn lại được lựa chọn theo khuyến nghị của Diesel-RK.
Bảng 3.6. Các thông số về nhiên liệu cần nhập vào phần mềm Diesel-RK
TT Tên thông số Đơn vị
tính
Loại nhiên liệu
B0 B10 B20
1 C % 86,97 86,06 85,15
2 H % 12,96 12,90 12,84
4 Hàm lƣợng lƣu huỳnh mg/kg 0,038 0,0315 0,0312
5 Nhiệt trị thấp MJ/kg 42,92 42,41 41,9
6 Năng lượng kích hoạt phản ứng kJ/mol 22 21,64 21,0
7 Trị số xê tan 52,4 53,7 54,5
8 Khối lƣợng riêng ở T=323K kg/m3 814,6 818,6 822,1
9 Sức căng bề mặt ở T=323K N/m 0,028 0,02965 0,03122
10 Độ nhớt động lực học ở T=323K Pa.s 0,00246 0,00253 0,00263
11 Tỷ nhiệt hóa hơi riêng kJ/kg 250 257,6 265,8
12 Nhiệt dung riêng của nhiên liệu ở
nhiệt độ của vòi phun J/(kg*K) 1853 1853 1853
13 Khối lượng phân tử 190 201 211,5
14 Hệ số khuếch tán trong điều kiện
khí quyển, s D0 3,1*10-10 3,1*10-10 3,1*10-10 15 Nhiệt độ của nhiên liệu ở đầu vòi phun K 380 380 380
16 Áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ
480K bar 0,0477 0,0456 0,04326
17 Áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ
tới hạn Tth = 710K bar 1,616 1,95 2,408
- Nhóm thông số về chế độ tính (Operating Mode): khai báo các thông số của chế độ tính toán như chế độ tốc độ của động cơ, lượng nhiên liệu cấp cho một chu trình, góc phun sớm nhiên liệu, áp suất và nhiệt độ môi trường...